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1、專 題 基 因 工 程 v 1. 蛋 白 質(zhì) 工 程 的 崛 起 教學目標 v知識與能力v 1舉例說出蛋白質(zhì)工程崛起的緣由。v 2、簡述蛋白質(zhì)工程的基本原理及基本途徑。v 3、嘗試運用逆向思維分析和解決問題。v 教學重點和難點v 1、教學重點v（1）為什么要開展蛋白質(zhì)工程的研究？v（2）蛋白質(zhì)工程的原理 v 2、教學難點v 蛋白質(zhì)工程的原理 一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由為什么要進行蛋白質(zhì)工程的研究呢？ 1.基 因 工 程 的 實 質(zhì) ： 將一種生物的 轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，后者產(chǎn)生它本不能產(chǎn)的 ，進而表現(xiàn)出 ?；虻鞍踪|(zhì)新的性狀 基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)。 這些蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功

2、能符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。 2.基 因 工 程 的 局 限 性 ： 二、蛋白質(zhì)工程的基本原理蛋白質(zhì)工程該如何進行設(shè)計呢？ 1、蛋白質(zhì)工程的目標： 根 據(jù) 人 們 對 蛋 白 質(zhì) 功 能 的 特 定需 求 ， 對 蛋 白 質(zhì) 的 分 子 結(jié) 構(gòu) 進 行 分子 設(shè) 計 。 2、 天 然 蛋 白 質(zhì) 的 合 成 過 程 ：中 心 法 則 告 訴 我 們 遺 傳 信 息 的 流 動 方 向 如 圖 ：結(jié) 論：通過改造基因來實現(xiàn)改造蛋白質(zhì) 3、對基因進行操作的依據(jù)：蛋白質(zhì)的功能 4、 蛋 白 質(zhì) 工 程 流 程v 從 預(yù) 期 的 蛋 白 質(zhì) 功 能 出 發(fā)v 設(shè) 計

3、 預(yù) 期 的 蛋 白 質(zhì) 結(jié) 構(gòu)v 推 測 應(yīng) 有 的 氨 基 酸 序 列v 找 到 相 應(yīng) 的 脫 氧 核 苷 酸 序 列 （ 基 因 ） v 該 基 因 表 達 的 產(chǎn) 物 即 為 符 合 要 求 的 蛋 白 質(zhì) 1、目標：根據(jù)人們對 功能的特定需求，對蛋白質(zhì)的 進行分子設(shè)計。2、原理：改造基因（基因 或基因 ） 。3、流程： 預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計 推測應(yīng)有的 序列找到對應(yīng)的 序列獲取目的基因并表達獲得符合要求的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)修飾合成預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)氨基酸脫氧核苷酸二 、 蛋 白 質(zhì) 工 程 的 基 本 原 理 總 結(jié) ： 蛋 白 質(zhì) 工 程 的 概 念 蛋 白 質(zhì) 工 程 是 指 以 蛋

4、 白 質(zhì)分 子 的 _及 其 與 _的 關(guān) 系 作 為 基 礎(chǔ) ， 通 過 _或 _， 對 現(xiàn) 有 蛋 白 質(zhì) 進行 _， 或 制 造 一 種 _，以 滿 足 生 產(chǎn) 和 生 活 的 需 求 。結(jié) 構(gòu) 規(guī) 律 生 物 功 能基 因 修 飾基 因 合 成改 造 新 的 蛋 白 質(zhì) 1、 蛋 白 質(zhì) 工 程 的 進 展 ：（ 1） 對 胰 島 素 的 改 造 天 然 胰 島 素 制 劑 在 儲 存 中 易 形 成 二 聚 體 和六 聚 體 ， 延 緩 胰 島 素 從 注 射 部 位 進 入 血 液 ， 從而 延 緩 了 其 降 血 糖 作 用 ， 也 增 加 了 抗 原 性 ， 這是 胰 島 素

5、B23-B28氨 基 酸 殘 基 結(jié) 構(gòu) 所 致 。 利 用蛋 白 質(zhì) 工 程 技 術(shù) 改 變 這 些 殘 基 ， 則 可 降 低 其 聚合 作 用 ， 使 胰 島 素 快 速 起 作 用 。 該 速 效 胰 島 素已 通 過 臨 床 實 驗 。 （ 2） 對 生 長 激 素 的 改 造 生 長 激 素 通 過 對 它 特 異 受 體 的 作 用 促 進 細 胞 和 機體 的 生 長 發(fā) 育 ， 然 而 它 不 僅 可 以 結(jié) 合 生 長 激 素 受 體 ，還 可 以 結(jié) 合 許 多 種 不 同 類 型 細 胞 的 催 乳 激 素 受 體 ， 引發(fā) 其 他 生 理 過 程 。 在 治 療 過

6、程 中 為 減 少 副 作 用 ， 需 使人 的 重 組 生 長 激 素 只 與 生 長 激 素 受 體 結(jié) 合 ， 盡 可 能 減少 與 其 他 激 素 受 體 的 結(jié) 合 。 經(jīng) 研 究 發(fā) 現(xiàn) ， 二 者 受 體 結(jié)合 區(qū) 有 一 部 分 重 疊 ， 但 并 不 完 全 相 同 ， 有 可 能 通 過 改造 加 以 區(qū) 別 。 由 于 人 的 生 長 激 素 和 催 乳 激 素 受 體 結(jié) 合需 要 鋅 離 子 參 與 作 用 ， 而 它 與 生 長 激 素 受 體 結(jié) 合 則 無需 鋅 離 子 參 與 ， 于 是 考 慮 取 代 充 當 鋅 離 子 配 基 的 氨 基酸 側(cè) 鏈 ， 如

7、 第 18和 第 21位 His（ 組 氨 酸 ） 和 第 17位 Glu（ 谷 氨 酸 ） 。 實 驗 結(jié) 果 與 預(yù) 先 設(shè) 想 一 致 ， 但 要 開 發(fā) 作為 臨 床 用 藥 還 有 大 量 的 工 作 要 做 。 （ 3） 應(yīng) 用 于 微 電 子 方 面 生 物 和 材 料 科 學 家 正 積 極 探 索將 蛋 白 質(zhì) 工 程 應(yīng) 用 于 微 電 子 方 面 。用 蛋 白 質(zhì) 工 程 方 法 制 成 的 電 子 元 件 ，具 有 體 積 小 、 耗 電 少 和 效 率 高 的 特點 ， 因 此 有 極 為 廣 闊 的 發(fā) 展 前 景 。 2、 蛋 白 質(zhì) 工 程 的 現(xiàn) 狀 蛋 白

8、質(zhì) 工 程 目 前 的 現(xiàn) 狀 ： 成 功 的例 子 不 多 ， 主 要 是 因 為 蛋 白 質(zhì) 發(fā) 揮 其功 能 需 要 依 賴 于 正 確 的 高 級 結(jié) 構(gòu) ， 而科 學 家 目 前 對 大 多 數(shù) 蛋 白 質(zhì) 的 高 級 結(jié)構(gòu) 了 解 很 少 ， 要 設(shè) 計 出 更 加 符 合 人 類需 要 的 蛋 白 質(zhì) 還 需 要 經(jīng) 過 艱 辛 的 探 索 。 四、課堂練習 項 目 基 因 工 程 蛋 白 質(zhì) 工 程操 作 起 點操 作 核 心過 程目 標結(jié) 果聯(lián) 系目的基因 預(yù)期的蛋白質(zhì)功能 基因表達載體基因獲取目的基因構(gòu)建表達載體導入受體細胞目的基因的檢測與表達預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測氨基酸序列推測核苷酸序列合成DNA 表達出蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界中已有的蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上,延伸出來的第二代基因工程。因為對現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì)，必須通過基因的修飾或基因的合成。生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì) 討 論、怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？寫出相應(yīng)的堿基序列。、確定目的基因的堿基序列后，怎樣合成或改造目的基因？某多肽鏈的一段氨基酸序列是：丙氨酸色氨酸賴氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸